Наука и техника, 2006 № 02 (2) - [13]

Остаток сверхновой (фото Hubble)

Имеется ряд работ с нетрадиционными объяснениями механизма переменности звезд типа Миры. Один из них — вращение красного гиганта с неоднородным распределением поверхностной яркости, с крупными темными конвективными ячейками.

В последние годы автором статьи и (независимо) французским астрономом Полем Берлиоз-Арто предложен альтернативный механизм переменности мирид. Причиной вариаций блеска может быть локальный разогрев атмосферы мириды близкимспутником (планетой или коричневым карликом).

А Период обращения спутника на круговой орбите с большой полуосью а = 1 а.е. (астрономической единицы) вокруг звезды с массой М* = 1 Мо — один год. Если спутник обращается вокруг звезды на более низкой орбите, он тонет в атмосфере звезды, опускаясь ниже уровня, где оптическая толща атмосферы достигает единицы. Если спутник далеко, среда, в которой он движется, недостаточно плотная, и он не оказывает большого воздействия на блеск и спектр звезды. Таким образом, большие полуоси размером чуть менее одной а.е. наиболее благоприятны для проявлений взаимодействия спутника с атмосферой красного гиганта. Отсюда максимум в распределении периодов мирид вблизи соответствующего периода Р = 284 дня.

«Огненный шар», возникающий вокруг спутника, своим излучением создает «горячее пятно» в атмосфере гиганта. За спутником тянется ионизованный «хвост», такой же, как при движении крупного метеорита в земной атмосфере. В «горячем пятне» сосредоточена область генерации оптических эмиссионных линий, регулярно появляющихся в спектрах мирид. При орбитальном движении спутника пятно перемещается по поверхности красного гиганта. Если угол наклона плоскости орбиты к картинной плоскости не очень мал, переменность блеска звезды и интенсивности эмиссионных линий может быть объяснена периодическими появлениями «горячего пятна» из-за лимба и заходами за лимб. В рамках данной концепции непеременные или «слабопеременные» красные гиганты — полуправильные звезды с малыми амплитудами переменности — могут менять блеск за счет собственных слабых хаотических колебаний. У мирид переменность большой амплитуды создается в первую очередь воздействием спутника, а все нерегулярности кривой блеска могут быть отнесены на счет хаотических собственных вариаций красного гиганта.

Косвенным подтверждением влияния планет на долгопериодическую переменность красных гигантов может быть редкость (или даже полное отсутствие) мирид в старых подсистемах Галактики с низкой металличностью, т. е. в шаровых скоплениях и в галактическом гало. Низкометалличная среда не способствует образованию планет, для чего требуются тяжелые элементы. Подтверждением этого также служит видимое отсутствие звезд с планетами в шаровых скоплениях. На Космическом телескопе им. Хаббла был специально поставлен эксперимент по исследованию кратковременных снижений блеска 34 тысяч звезд в шаровом скоплении 47 Тукана. Такие ослабления блеска предположительно могли бы указывать на наличие планет, «затмевающих» свои звезды. Авторы эксперимента Р. Джиллиленд и др. проводили систематические наблюдения за скоплением 47 Тукана в течение восьми суток в июле 1999 г. Ни у одной звезды из 47 Тукана не было затмений, хотя по статистике наклонов орбит затмения должны были наблюдаться по меньшей мере у 15–20. Еще одна возможная причина отсутствия планетных систем у звезд шаровых скоплений — отрыв планет от звезд при близких их прохождениях. Итак, нет планетных систем — нет и переменных звезд типа Миры.

Еще одно наблюдательное свидетельство: интерферометрия мирид в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах выявила у звезд R Треугольника и О Кита наличие асимметрии в распределении яркости по диску звезды. Пока это единичные эксперименты. Большие надежды возлагаются на планируемые миссии космических интерферометров с большими базами, что позволит осуществить регулярное «картографирование» поверхности мирид. Периодическое появление «горячих пятен» в фазе с изменениями видимого блеска мирид послужило бы прямым подтверждением предлагаемой гипотезы.

Если переменность связана с эффектом «огненного шара» вокруг спутника, можно рассчитать, как будет меняться блеск звезды при движении «горящей планеты» по орбите вокруг красного гиганта. Такие расчеты кривых блеска выполнены автором статьи. Выбирались параметры центральной звезды, характерные для красных гигантов — проэволюционировавших звезд солнечного типа. Подбором элементов орбиты спутника (большая полуось а, эксцентриситет е, наклонение орбиты i, долгота перигелия со) можно воспроизвести практически любую наблюдаемую форму кривых блеска, в том числе с горбами на восходящей и нисходящей ветвях и даже с двойным максимумом (как у R Треугольника). Модель также объясняет изменения периодов звезд. У некоторых мирид период довольно быстро сокращается. Так у R Гидры, известной как переменная с 1704 года, период к настоящему времени сократился с -500 до 386 суток. У R Орла с 1856 года — от 348 до 279 суток. Уменьшение периода естественно связать с торможением планеты в атмосфере красного гиганта. У некоторых мирид (их немного) период увеличивается. Например, у W Дракона период возрос с 257 суток в 1904 году до 279 суток в 1969 году. Возможно, эти мириды быстро теряют массу, что приводит к увеличению размеров орбиты планеты. Интересно также, что модель воспроизводит и зависимость «период-светимость» для мирид — до сих пор считалось, что эта зависимость обусловлена пульсационными свойствами звезд.